【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子变换，具体涉及一种考虑锁相环和直流电压环的lcl型并网逆变器建模方法、装置及系统。
技术介绍
1、并网逆变器作为新能源和电网之间的接口装置，在新能源发电系统中得到大量应用。lcl滤波器由于其结构简单，对高频谐波滤波效果好，体积小等优点，在新能源并网发电领域得到了非常广泛的应用。并网逆变器作为新能源发电单元和电网之间的接口装置，其数学模型的准确性对系统稳定性分析结果有这个非常重要的影响。在现有的并网逆变器建模方法中，由于并网逆变器的锁相环控制单元和直流电压闭环控制单元的控制带宽很低，通常会忽略这两个控制单元的影响，以简化系统稳定性的分析。但是随着电网中新能源发电装置的增加，电网正逐渐呈现弱电网的特性，即电网阻抗和并网逆变器输出阻抗之间的相互影响将越来越强。在这种情况下，并网逆变器锁相环控制单元和直流电压闭环控制单元的影响将不再能被忽略，否则会造成系统稳定性分析结果不准确的后果。然而，由于lcl型并网逆变器系统中存在锁相环控制单元和直流电压闭环控制单元等非线性控制单元，导致其模型复杂。因此有必要寻找一种lcl型并网逆变器线性模型的建立方法。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提出一种考虑锁相环和直流电压环的lcl型并网逆变器建模方法、装置及系统，可以在锁相环和直流电压闭环控制带宽范围内，准确的计算出并网逆变器的输出阻抗，从而增加并网逆变器模型的准确性。
2、为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：
3
4、利用小信号扰动法，分别建立并网逆变器主电路、电流闭环控制单元、直流电压闭环控制单元、锁相环控制单元、有源阻尼单元的小信号频域模型；
5、基于所述并网逆变器主电路、电流闭环控制单元、直流电压闭环控制单元、锁相环控制单元、有源阻尼单元的小信号频域模型，建立考虑锁相环和直流电压环的并网逆变器的小信号频域模型。
6、可选地，所述并网逆变器主电路的小信号频域模型的表达式为：
7、
8、
9、
10、其中，id和iq分别为网侧电流的d、q轴分量稳态值；和分别为网侧电流的d、q轴分量的小信号值；ud和uq分别为调制波的d、q轴分量稳态值；和分别为调制波的d、q轴分量的小信号值；ed和eq分别为网侧电压的d、q轴分量稳态值；和分别为网侧电压的d、q轴分量的小信号值；为锁相环控制单元输出的网侧电压的相位小信号值；s为拉普拉斯算子；和分别为不考虑锁相环影响的网侧电流d、q轴分量小信号值；和分别为不考虑锁相环影响的调制波d、q轴分量小信号值。
11、可选地，所述电流闭环控制单元的小信号频域模型的表达式为：
12、
13、
14、其中，id和iq分别为网侧电流的d、q轴分量稳态值；和分别为网侧电流的d、q轴分量的小信号值；和分别为网侧电流基准的d、q轴分量的小信号值；和分别为电流闭环控制单元输出的d、q轴分量的小信号值；为锁相环控制单元输出的网侧电压的相位小信号值；和分别为不考虑锁相环影响的网侧电流d、q轴分量小信号值；s为拉普拉斯算子。
15、可选地，所述有源阻尼单元的小信号频域模型的表达式为：
16、
17、其中，icd和icq分别为电容电流的d、q轴分量稳态值；和分别为电容电流的d、q轴分量的小信号值；和分别为有源阻尼单元输出的d、q轴分量的小信号值；为锁相环控制单元输出的网侧电压的相位小信号值；和分别为不考虑锁相环影响的电容电流d、q轴分量小信号值；s为拉普拉斯算子。
18、可选地，所述直流电压闭环控制单元小信号频域模型的建立方法包括：
19、在直流电压闭环控制单元的时域数学模型中注入小扰动信号，得到新的时域数学模型；
20、消去所述新的时域数学模型中的稳态量，并忽略高阶小信号量，然后进行拉氏变换得到直流电压闭环控制单元的小信号频域模型的表达式。
21、可选地，所述直流电压闭环控制单元的小信号频域模型的表达式为：
22、
23、
24、式中，ed和eq分别为lcl型并网逆变器网侧电压的d轴分量稳态值和q轴分量稳态值；id和iq分别为网侧电流的d轴分量稳态值和q轴分量稳态值；vdc为lcl型并网逆变器直流侧电压稳态值；和分别为lcl型并网逆变器网侧电压的d轴分量小信号值和q轴分量小信号值；和分别为网侧电流的d轴分量小信号值和q轴分量小信号值；为lcl型并网逆变器直流侧电压小信号值；cdc为直流侧电容容值；kvp为直流电压闭环控制单元中pi调节器的比例系数，kvi为直流电压闭环控制单元中pi调节器的积分系数；s为拉普拉斯算子。
25、可选地，所述锁相环控制单元的小信号频域模型的建立方法包括：
26、在锁相环控制单元的时域数学模型中注入小扰动信号，得到新的时域数学模型；
27、消去所述新的时域数学模型中的稳态量，并忽略高阶小信号量，然后进行拉氏变换，得到锁相环控制单元的小信号频域模型的表达式。
28、可选地，所述锁相环控制单元的小信号频域模型的表达式为：
29、
30、式中，为网侧电压的d轴分量的小信号值；为锁相环控制单元输出的网侧电压的相位小信号值；s为拉普拉斯算子；ed为lcl型并网逆变器网侧电压的d轴分量稳态值；kppll为锁相环控制单元中pi调节器的比例系数；kipll为锁相环控制单元中pi调节器的积分系数。
31、可选地，所述并网逆变器的小信号频域模型的表达式为：
32、
33、其中，为电流指令跟踪分量，为并网逆变器输出端口电流，为并网逆变器端口电压小信号量，yo(s)为lcl型并网逆变器输出导纳，yo(s)的表达式为：
34、
35、其中，zl1(s)、zl2(s)、zc(s)分别为lcl型并网逆变器的逆变器侧电感阻抗、网侧电感阻抗、滤波电容阻抗；hic为有源阻尼系数；kpwm为逆变桥等效增益；gi(s)为电流pi调节器；icd和icq分别为lcl型并网逆变器滤波电容电流的d轴分量稳态值和q轴分量稳态值；ud和uq分别为lcl型并网逆变器调制波信号的d轴分量稳态值和q轴分量稳态值。
36、第二方面，本专利技术提供了一种考虑锁相环和直流电压环的lcl型并网逆变器建模装置，包括：
37、第一建模模块，用于利用小信号扰动法，分别建立并网逆变器主电路、电流闭环控制单元、直流电压闭环控制单元、锁相环控制单元、有源阻尼单元的小信号频域模型；
38、第二建模模块，用于基于所述并网逆变器主电路、电流闭环控制单元、直流电压闭环控制单元、锁相环控制单元、有源阻尼单元的小信号频域模型，建立考虑锁相环和直流电压环的并网逆变器的小信号频域模型。
39、第三方面，本专利技术提本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑锁相环和直流电压环的LCL型并网逆变器建模方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种考虑锁相环和直流电压环的LCL型并网逆变器建模方法，其特征在于，所述并网逆变器主电路的小信号频域模型的表达式为：
3.根据权利要求1所述的一种考虑锁相环和直流电压环的LCL型并网逆变器建模方法，其特征在于，所述电流闭环控制单元的小信号频域模型的表达式为：
4.根据权利要求1所述的一种考虑锁相环和直流电压环的LCL型并网逆变器建模方法，其特征在于，所述有源阻尼单元的小信号频域模型的表达式为：
5.根据权利要求1所述的一种考虑锁相环和直流电压环的LCL型并网逆变器建模方法，
6.根据权利要求5所述的一种考虑锁相环和直流电压环的LCL型并网逆变器建模方法，其特征在于，所述直流电压闭环控制单元的小信号频域模型的表达式为：
7.根据权利要求1所述的一种考虑锁相环和直流电压环的LCL型并网逆变器建模方法，其特征在于，所述锁相环控制单元的小信号频域模型的建立方法包括：
8.根据权利要求7所述的一种考虑锁相
9.根据权利要求1所述的一种考虑锁相环和直流电压环的LCL型并网逆变器建模方法，其特征在于，所述并网逆变器的小信号频域模型的表达式为：
10.一种考虑锁相环和直流电压环的LCL型并网逆变器建模装置，其特征在于，包括：
11.一种考虑锁相环和直流电压环的LCL型并网逆变器建模系统，其特征在于，包括存储介质和处理器；
...【技术特征摘要】
1.一种考虑锁相环和直流电压环的lcl型并网逆变器建模方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种考虑锁相环和直流电压环的lcl型并网逆变器建模方法，其特征在于，所述并网逆变器主电路的小信号频域模型的表达式为：
3.根据权利要求1所述的一种考虑锁相环和直流电压环的lcl型并网逆变器建模方法，其特征在于，所述电流闭环控制单元的小信号频域模型的表达式为：
4.根据权利要求1所述的一种考虑锁相环和直流电压环的lcl型并网逆变器建模方法，其特征在于，所述有源阻尼单元的小信号频域模型的表达式为：
5.根据权利要求1所述的一种考虑锁相环和直流电压环的lcl型并网逆变器建模方法，
6.根据权利要求5所述的一种考虑锁相环和直流电压环的lcl型并网逆变器建模方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：史明明，郑仙，费骏韬，阎亦然，喻建瑜，谢文强，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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